用电设备智（自）联网的概念与实现技术（三）——电力线通信关键技术.pdf

第４１卷第８期２０１３年４月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｌ０ｌ＿４１Ｎｏ．８Ａｐｒ．１６，２０１３用电设备智（自）联网的概念与实现技术（三）——电力线通信关键技术张保会，付科源，郑涛，梁栋，王龙，闰晨光（电力设备电气绝缘国家重点实验室（西安交通大学），陕西西安７１００４９）摘要：电力线载波（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＰＬＣ）在用电设备智联网中承担了接入层和传输层的大部分通信任务，对于数据的真实性、可靠性、时效性起着至关重要的作用。介绍了当前电力线通信发展现状及需要解决的关键技术，包括了基本信道特性、基于ＯＦＤＭ的调制解调技术、多节点的接入方式、基于实际电力接＞－Ｎ结构的子网划分策略，并结合用电设备智联网的架构和组网方式提出了适宜的路由寻址策略。关键词：电力线载波；关键技术；信道特性；接入方式；路由寻址Ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅｓｍａｒｔ（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ）ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｐａｒｔ３：ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ—ＺＨＡＮＧＢａｏ－ｈｕｉ，ＦＵＫｅ－ｙｕａｎ，ＺＨＥＮＧＴａｏ，ＬＩＡＮＧＤｏｎｇ，ＷＡＮＧＬｏｎｇ，ＹＡＮＣｈｅｎｇｕａｎｇ’’（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄＰｏｗｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ（ｘｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｘｉａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＰＬＣ）ｕｎｄｅｒｔａｋｅｓｍｏｓｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔａｓｋｓｉｎａｃｃｅｓｓｌａｙｅｒａｎｄ￣ａｎｓｐｏｒｔｌａｙｅｒｏｆｔｈｅＳｍａｒｔＩｎｔｅｍｅｔｏｆＰｏｗｅｒＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔｓ（ＳＩＰＣＥ），ａｎｄｐｌａｙｓａｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｏｎｔｈｅｆａｃｔｉｃｉｔｙ，ｒｅｌｉａｂｉｌａｎｄｔｉｍｅｌｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｖｉａｔｈｅｐｏｗｅｒｌｉｎｅ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅＰＬＣａｓｗｅｌｌａｓｓｏｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｎｎｅｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂａｓｅｄｏｎＯＦＤＭ，ｍｕｌｔｉ－ｎｏｄｅｓａｃｃｅｓｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｕｂ－ｎｅＲｉｎｇｉｓｓｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｒｅａｌｐｏｗｅｒｌｉｎｅａｃｃｅｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｅｏｆｔｈｅＳＩＰＣＥ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｒｏｕｔｉｎｇａｎｄａｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＰｒｏｇｒａｍｏｎＫｅｙＢａｓｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｊｅｃｔ（９７３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２２０９ＣＢ２１９７Ｏ４）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＬＣ；ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｈａｎｎｅｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ａｃｃｅｓｓｍｏｄｅｓ；ｒｏｕｔｉｎｇａｎｄａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ中图分类号：ＴＭ７３文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４－３４１５（２０１３）０８０００１－０６０引言１电力线的信道特征实现用电设备智联网的关键是信息的传输与交换，由文（二）知道，在住宅小区的网络架构中，电力线承担了大部分信息传输任务，尤其在信息接入层、传输汇聚层，这不仅是因为电力线载波通信本身投资较小、组网方便，更看重的是其长远的发展前景。本文将着重介绍电力线通信的关键技术，包括了物理层到网络层的所有内容，涵盖了电力线通信当前存在的问题、当今研究热点、今后发展方向等，希望能给相关研究起到抛砖引玉的作用。基金项目：国家９７３重点基础研究发展项目（２２０９ＣＢ２１９７０４）电力线设计之初是为了功率流的传输，并未考虑作为信息传输的通道，因此信道特征曾一度成为阻碍其大规模应用的主要因素。经过１０余年的发展，针对我国中／ｆ氐压电网通信特性做了大量的研究工作，得到了一些共识性的结论，如文献［１．３】研究了电力线输入阻抗、信道衰减、噪声特性及信道模型，指出：输入阻抗随频率明显地呈现周期性振荡变化，随着频率的增加，振荡的幅度逐渐衰减并趋于信道的特性阻抗；低压电网的噪声既包含有色噪声，也存在白噪声，频率越高噪声功率谱密度越低，最终趋于平稳，在低频段噪声功率谱密度随频率呈指数．２．电力系统保护与控制衰减。低压电网是典型的多分枝总线结构，径传输模型来表示，时域响应函数为并用多有效地减小其他用户的干扰。３基于０ＦＤＭ的用户接入问题Ⅳ∑（ｆ）＝ｃｆ・６（ｔ－＂ｃｉ）（１）１频域响应函数为Ⅳ∑（）＝・ｅ一ｔ（２）ｉ＝ｌ式中：＝；ｃ由传输路径的长度决定，是Ｖｐ２ｒｔＪ‘频率的函数，有：ｃ厂，，）＝ｏｃｉｅ一嘶（，）ｆ；，代表信号传输路径长度，是信道的传输因子。分支线的存在，加剧了传输信号的衰减【４】，由文（二）可知，电力线的通信拓扑本身就是一个分支数量巨大的树状和放射状的混合结构，更加剧了信号的衰减；多用户端的存在，必然会产生针对信道的竞争，进而导致拥塞和冲突的发生，严重时将会导致整个系统的瘫痪；用电设备智联网中不同功能应用的信息共享电力线链路，但其对延时、可靠性、误码率等要求有所不同，保证通信质量要求高的应用的ＱｏＳ需求，应该成为用电设备智联网的一项基本功能。２调制解调问题针对电力线频率选择性衰减、噪声大、分支多等特点，利用正交频分复用（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＦＤＭ）技术作为电力线载波的调制技术，已经成为业界不争的事实。它将可用的频谱分成Ｍ个频带较窄、相对低速率传输的子载波，子载波的幅频响应相互重叠和正交，虽然每个子载波的传输速率并不高，但是所有子载波加起来将会获得很高的数据速率。ＯＦＤＭ技术能够克服多径干扰、抵御频率选择性衰减、频带利用率高且易于实现。基于ＯＦＤＭ技术的宽带电力线通信在实际的中压环境中测试物理层已经可以达到９０Ｍ的通信速率【６Ｊ，成为了电力线通信领域公认的调制解调技术。国内外学者对ＯＦＤＭ在电力线中的应用主要集中于信道估算及均衡算法、时域和频域同步、降低峰均功率比、信道资源分配等方面的研究，如文献［７］采用改进延迟相关符号定时同步的方法实现了低压电力线ＯＦＤＭ载波通信系统的同步问题，文献［８］在室内电力线环境下验证了基于多相序列集的同步算法，结果表明能够控制峰均功率比值而且ＯＦＤＭ的广泛应用不仅仅在于点对点传输的自适应性，更重要的是能够将发送频率和功率以资源的形式分配给用户，不仅可以保证通信质量，而且能够实现系统的资源利用最大化。当前针对基于ＯＦＤＭ技术的节点接入研究热点集中于ＯＦＤＭＡ的资源分配问题。将ＯＦＤＭ子载波全部分给某一用户，则该用户将占有所有可用频带，常用于高速率通信要求的应用；由于ＯＦＤＭ调制技术本身是频分复用，若将总功率和子载波以资源的形式分配给用户，不同用户使用不同的子载波，不仅可以保证通信质量，而且能够实现系统的资源利用最大化。基于ＯＦＤＭ的资源分配可分成单用户资源分配和多用户资源分配，前者是为了实现单个用户的传输速率保证或传输功率约束，后者是为了解决多节点接入的冲突避免问题及对信道使用的公平性问题。３．１单用户资源分配单用户资源分配实质是ＯＦＤＭ＋ＴＤＭＡ接入方式，每个用户使用整个频带的所有子载波，经常用在数据帧较长、节点数不多的情况，如多媒体流。依据香农公式ｃ（＋Ｓ］㈣其中：表示信号到达接收端的功率；ＪＶ表示接收端的噪声；Ｂ表示可用带宽。由式（３）可知，由于各子载波的频带相同，信噪比越高的子载波容量越大。基于此理论，提出了多种电力线信道下的功率资源分配，在总功率受限的条件下，给单位功率信噪比高的子信道分配更多的功率，以此获得最大化的系统总容量。文献［９］介绍了性能最优的逐比特位添加法，文中给出了分配结果最优的评价条件为…Ⅳｍａｘ｛Ａｐｆ（ｂｉ））＜２ｍｉｎ｛Ａｐ（ｂｊ）｝，Ｖｉ，Ｊ＝１，２，，（４）ｉ，△其中，（）为在已分配比特的子载波上再添加１比特时的功率增量。若系统的分配结果不满足式（４），则可以通过调整子载波对之间１比特来增加系统容量（减少总发送功率而保持总的比特不变）。该算法可以达到系统最优，但是由于计算量过大，并不适于实时性要求较高的应用，因此相关学’者提出了其他次优化算法Ｌ１ｏ¨ｊ。在多节点网络中，单用户资源分配常与载波侦听（ＣＳＭＡ）接入技术配合，用以解决多节点的信道共享问题。每个瞬间只能有一个用户使用信道，有信——张保会，等用电设备智（自）联网的概念与实现技术（三）电力线通信关键技术．３．息传输需求的其他节点只能监视信道，当发现信道空闲时退避一个随机值并开始发送。然而当系统中节点数较多时，节点问的信道竞争不可避免，为此相关学者提出了诸多改进算法，如文献［１４】通过为每个用户增加竞争窗来保证节点间对信道使用的公平性。尽管如此，对于节点接入的实时性问题仍没有较好的解决办法，但是使用基于ＯＦＤＭ的多用户资源分配却可以较容易地解决该问题。３．２多用户资源分配在ＯＦＤＭ调制中，若将不同的子载波分给不同的用户，由于载波间的正交性，即使存在物理信道“”的共享仍旧能够实现逻辑上对部分信道的独享，此即ＯＦＤＭＡ技术，是将单用户资源分配扩展到多用户的应用。这里假设１个子载波只能分配给１个用户，由此避免了用户间的信道干扰，只需解决多节点之间信道、功率分配的优化问题。多用户资源分配问题是一个多目标、多约束的优化问题，求最优解是一个ＮＰ．ｈａｒｄ问题，因此针对该问题的研究基本上都是求解次优解的算法，文献［１５］将其概括为三类方法：分步法、数学规划法和启发式算法。分步法通过降低资源分配自由度，将其分成若干的子问题并逐一求解，以获取原问题的次优解；数学规划法利用的是数学规划理论，如线性规划松弛及其对偶算法、拉格朗日算法及其对偶算法等，常将原问题转化为求解相对容易的凸优化问题；启发式算法是利用人工智能手段，如遗传算法、蚁群优化算法等来解决大规模的组合最优问题。ＯＦＤＭＡ技术其实质是将宽带电力线通信划分为多个窄带的叠加，每个用户可以获得一个或多个载波用以满足其通信需求。在一个节点数为，子载波数为的系统内，对于每个节点ｉ，假设总可以找到一个子载波，（即某窄带频带）满足该节点通信时对信道的信噪比要求。给定系数，且有『＝１，当节点ｉ使用子载波，时…Ｉ＝０，当节点ｉ不使用子载波耐且给定限定条件∑８／１（６）ｌ式（６）限定了在该系统中，每个子载波最多只能被一个节点使用，即不存在共享子载波的情况，而每个用户至少可以获得一个子载波来满足其通信需求，则和之间应满足以下条件≥（７）也即在一个系统中，若要避免节点间的信道竞争，可分配的予载波数总要大于节点总数。４基于ＯＦＤＭＡ接入技术的节点簇分配４．１系统分簇策略对接入节点的分簇，是为了解决多用户资源分配系统中可能出现的Ｍ＜Ｌ的问题，当节点数多于子载波数时，会出现如下问题：（１）为保证公平性，每个节点至多只能获得１个子载波，其通信速率无法保证；（２）为保证通信速率，个别用户会占有多个子载波，而其他节点有传输任务时却没有信道可用，会出现用户间竞争信道的现象。最终的结果是既不能满足单个用户的通信也不能保证系统整体的最优。这里提出一个分簇机制，依据节点位置及功能将系统分为ｍ个子单元簇，也可称之为子网。设…每个簇中节点数分别为，２，，，且有＋…２＋＋。在每个簇中形成一个主从式拓扑结≤≤构，包括１个主节点和厶一１（１ｍ）个从节点的架构，如图１所示。在每个簇中，主节点可以在整个频带内为其从节点分配信道资源，如在第ｉ个簇内，厶一１个从节点共享个可供分配的子载波。采用这种分簇策略，在不增加系统频带的条件下，将“众多节点分为更小的单元，通过每个单元内部的自”治，从而满足各节点的速率需求。簇间磁干图１多节点的分簇策略Ｆｉｇ．１Ｍｕｌｔｉｐｌｅｎｏｄｅｓｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙ４．２簇间的干扰及消除技术在图１所示的分簇策略中，这种分簇只是逻辑上将整个接入网分为了不同的单元，而在实际的电气连接上依然保持着原来的关系，因此各簇之间不可避免将产生强烈干扰，尤其是物理距离较近又使用同一频带的情况。在图示中簇间的干扰主要可以分为两种类型Ｌｌ６Ｊ：一种是由于两个簇之间有直接的电气连接，如单元簇１和单元簇２，当使用同频带时发生的信号问窜扰；另外一种是由于两簇空间距离较近而产生的电磁干扰，如单元簇２和单元簇３。在本文中主要考虑第一种干扰情况。由于每簇中均有一个主节点负责该簇内部的信道资源分配，将形成一个类似于无线通信中的小区电力系统保护与控制之间的干扰问题ｌＪ７－１９］。干扰发生的位置往往位于两个簇的边界处，由于边界节点的收／发功率过大，或者由于使用了和毗邻簇的边界节点相同的频带，会造成节点间的相互干扰。常见的小区间干扰抑制技术主要有以下三种：干扰随机化、干扰消除以及干扰协调技术。干扰随机化是将干扰信号随机化，不“能降低干扰的能量，但能使干扰的特性近似白噪”声，从而使终端可以依赖处理增益对干扰进行抑制；干扰消除原理，是对干扰信号进行某种程度的解调甚至解码，然后利用接收机的处理增益从接受信号中消除干扰信号分量，由于其应用复杂度高，要求严格而且只能消除一些干扰强源，在实际应用中效果很有限；干扰协调技术是通过在小区间进行频率、功率资源的合理分配，使小区间边缘用户使用的频率资源尽可能正交，减小小区间干扰。考虑到电力线与无线通信在架构方面的差别，利用干扰协调技术的可行性最大，例如文献［１９］提出的基于各簇中主节点协调的干扰抑制策略，以干扰最小化和各节点间公平性为多目标优化，验证了算法的可行性。４．３用电设备智联网的单元簇分配策略分簇策略在用电设备智联网中的划分相对较为容易，这是由于智联网中无论是接入层、传输层，其本身具有分层、分单元特性。如接入层中，以家庭智能测控器为主节点，其他接入网络的家电设备作为从节点，这样不仅能够将同一服务目标的设备集中在一起，而且在防止簇问干扰、保证设备通信速率方面有着较大的优势；在多层架构的传输层中，以楼宇智能控制器为主节点，家庭智能测控器为从节点的分簇，如图２所示。由于各簇间（楼宇问）的电气连接并不紧密，簇间干扰相对较小，只需简单的阻波器即可避免；而对于高层架构的传输层，以楼层智能控制器为主节点，家庭智能测控器为从节点的分簇，簇间通过三相连接，电气干扰非常强烈，因此应采用有效的干扰协调技术保证簇间的独立性。对于每个簇内节点数量限制与子载波划分，在可以参考的电力线载波协议，如美国的ＰＬＣＧ３标准规定在ＣＥＮＥＬＥＣＡ频带内划分为２５６个子载波Ｌ２ＵＪ；欧洲的ＰＲＩＭＥ标准规定在ＣＥＮＥＬＥＣＡ频带划分为５１２个子载波【Ｊ，而由文（二）可知，单个智能控制器范围的用户数量为１６０～２６６个，通过楼字智能控制器（多层结构）或楼层智能控制器（高层结构）将其分为多个单元簇，则每个簇内节点数量小于上述任一协议的子载波数，因此该分簇策略适用于用电设备智联网。：，楼元ｉｉ楼嚣元ｉ楼元ｌ簇１１：簇２：：簇ｆ；Ｉ！！＝＝一：一一一一一一一一一ｌＬ一一一一一Ｌ一一一一一图２分簇策略在用电设备智联网的实现Ｆｉｇ．２ＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒＳＩＰＣＥ５电力线通信的中继与路由技术电力线信道的高衰减特性要求在分支线多、线路长的通信环境中必须使用中继器来放大、复现信号。中继技术主要是为了扩大通信覆盖范围、提高传输速率。随着网络技术的发展，现在单纯的中继已经很少使用了，被兼具信号转发、路由功能的交换设备所代替。同样，在电力线通信中，中继既要对信号放大，又要负责路由转发，这就要求每个中继对接收到的信息进行解调、解码，以获取数据包中目的节点地址，根据目的地址为下一跳做出路由选择，故而应该采用解码转发的中继Ｉ２引。文献［２３．２５］研究了多跳模型中继的资源分配问题，并将其总结为一个总体优化问题，同单跳的多用户接入系统一样，这—也是个ＮＰｈａｒｄ问题，其复杂性在于每一跳的性能都会影响到系统的整体通信效果，通过优化中继的转发时间、子载波之间的配合，从整体角度出发获得接近最优的次优化算法。多跳中继系统中，资源分配与路由选择是中继的两个基本功能，这两个功能同时又是相互联系、相互促进的。路由机制选择到达目的节点的通信链路，资源分配根据选定链路的信道特性做进行功率的分配策略，以获得系统容量的最大化。由资源分配提供的系统容量又进一步为路由选择提供了参考依据。关于电力线的路由机制，已经有一些文章做了研究，如文献［２６．２８１基于人工智能方法，利用蚁群算法以最小跳数为优化目标搜寻最佳路径，这与互联网路由技术的思想相一致，但算法有效性的前提是每一跳路径的通信质量都相同或相似；文献［２９】从图论的角度出发，以误码率和延迟为权值赋给每条路径，分别以时延最小和误码率最小为优化目标，采用迭代方法，求取不同目标要求下的最佳路径，螂嚣一Ｌ．＿Ｌ一燃一一联——张保会，等用电设备智（自）联网的概念与实现技术（三）电力线通信关键技术．５．一般在１５次迭代以后能够搜寻出最佳路径。在上述路由方案中，时延和误码率是信息成功接收以后，通过与原始发送信息相比较得出的参数，在实际应用中并不能作为当次路由转发的依据，而是为下次的转发提供参考。相比而言，信道估计得出的链路信噪比的时效性更强，而且当系统调制解调方式确定以后，链路信噪比本身与误码率呈一定的参数关系，例如对于ＭＱＡＭ调制，信号的误码率为［４］［５］［６］ＰｅＭＱＡＭ＝２（１－Ｑ（］式（８）中：ｓ表示信号平均功率；Ｎ表示噪声平均功率；Ｑ函数定义为＝１ｅ一等（９）ｐ函数是的减函数，因此在调制方式确定以后，误码率随信噪比的增大而减小。由香农公式，相同频带条件下信道容量随信噪比的增大而增大。由上一节知道，用电设备智联网中各簇内部呈主一从式架构，对主节点而言，建立链路问的权值表并不是难事。因此在用电设备智联网中，以信噪比为路由选择的权值，在统一系统时钟条件下，以信道容量和传输速率为优化目标，其隐含的优化目标必然有误码率的最小值。这不失为研究电力线路由选择策略的方向之一。６结束语本文介绍了当前电力线载波通信技术的发展情况，立足于我国电力网的信道特性，介绍了适用于电力线通信的针对性的调制解调技术，分析了用电设备智联网的用户特性，提出多节点接入的信道资源分配问题，并针对网架结构提出了小区范围内用以支持多节点接入的分簇策略。文章最后讨论了多跳条件下的中继放大、路由寻址技术，这也是当今研究的热点问题。参考文献［１］ＴａｏＺ，ＸｉａｎＹＸ，ＨｕｉｚＢ．Ｂｒｏａｄｂａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒｐｏｗｅｒ－ｌｉｎｅｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００６，２１（４）：１９０５－１９１１．Ｅ２］ＹｕｅＺＭ．ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｉｎＣｈｉｎａｕｎｄｅｒｔｈｅｓｍａｒｔｇｒｉｄｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２０１１，２６（１）：１７３－１８０．［３］ＣｈａｎｄｎａＶＫ．ＺａｈｉｄａＭ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｒｙｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｒｏａｄｂａｎｄｏｖｅｒｐｏｗｅｒｌｉｎｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥ［８］［９］ＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２０１０，２５（４、：２３７１．２３７５．ＡｎａｔｏｒｙＪ．ＴｈｏｔｔａｐｐｉｌｌｉｌＲ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ１ｏａｄｉｍｐｅｄａｎｃｅ，ｌｉｎｅｌｅｎｇｔｈ，ａｎｄｂｒａｎｃｈｅｓＯｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ—ｃａｂｌｅｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００８．２３（１１：１８０．１８７．ＺｉｍｍｅｒｍａｎｎＭ，ＤｏｓｔｅｒｔＫ．Ａｍｕｌｔｉｐａｔｈｍｏｄｅ１ｆｏｒｔｈｅｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｈａｎｎｅｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００２，５０ｆ４）：５５３．５５９．ＬｉｕＱＺｈａｏＢＺ，ＷａｎｇＹｅｔａ１．ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆＡＭＲｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎＢＰＬｉｎＣｈｉｎａ［Ｃ］／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｄｒｅｓｄｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２００９：２８０－２８４．罗春风，程时杰，熊兰，等．低压电力线ＯＦＤＭ载波通信系统符号定时同步方法［Ｊ］．电力系统自动化，—２００５，２９（９）：６５７１．—ＬＵＯＣｈｕｎｆｅｎｇ，ＣＨＥＮＧＳｈｉ－ｊｉｅ，ＸＩＯＮＧＬａｎ，ｅｔａ１．Ｔｉｍｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒ１ＯＷ．ｖｏｌｔａｇｅＯＦＤＭｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃ仃ｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００５，２９ｆ９）：６５．７１．—ＬＩＡＮＧＤｏｎｇ，ＮＩＵＤｏｎｇｗｅｎ，ＺＨＡＮＧＢａｏ－ｈｕｉ，ｅｔａ１．Ａｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｉｍｉｎｇｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ—ａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＯＦＤＭｂａｓｅｄｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ［Ｃ］／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＳＰＬＣ）．Ｂｅｉｊｉｎｇ，—２０１２：２１２２１７．ＺｗｉｎｇｅｌｓｔｅｉｎＣＭ．ＧａｚａｌｅｔＭ，ＧｈａｒｂｉＭ．Ｎｏｎ．ｉｔｅｒａｔｉｖｅｂｉｔ－ｌｏａｄｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＡＤＳＬ・ｔｙｐｅＤＭＴａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ】ＩＥＥＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００３，１５０（６）：４】４．４】８．［１０］赵宇明，王赞基，郭静波，等．考虑功率谱限制的电力线通信比特分配算法［Ｊ］．中国电机工程学报，２００６，—２６（５）：１４３１４８．—ＺＨＡＯＹｕ－ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧｚａｎ－ｊｉ，ＧＵＯＪｉｎｇｂｏ，ｅｔａ１．Ａｎｏｖｅｌｂｉｔ－ｌｏａｄｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓｐｅｃｔｒｕｍｌｉｍｉｔｅｄｐｏｗｅｒ－ｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ—ｔｈｅＣＳＥＥ，２００６，２６（５）：１４３１４８．［１１］赵宇明，郭静波，王赞基，等．电力线高速通信中比特交换和功率调整算法［Ｊ］．清华大学学报：自然科学版，２００６，４６（１０）：１６４５－１６４８．—ＺＨＡＯＹｕｍｉｎｇ，ＧＵＯＪｉｎｇ－ｂｏ，ＷＡＮＧＺａｎ－ｊｉ，ｅｔａ１．Ｂｉｔｓｗａｐａｎｄｐｏｗｅｒｒｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈ—ｍｆｏｒｐｏｗｅｒｌｉｎｅ—ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，—４６（１０）：１６４５１６４８．［１２］方拥军，徐志强，翟明岳．单用户电力线通信自适应ＯＦＤＭ系统的资源分配［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，３８（４）：６－１０．—ＦＡＮＧＹｏｎｇ￣ｕｎ，ＸＵＺｈｉ－ｑｉａｎｇ，ＺＨＡＩＭｉｎｇｙｕｅ．ＲｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｆｏｒｓｉｎｇｌｅｕｓｅｒｉｎｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｄａｐｔｉｖｅＯＦＤＭｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，３８（４１：６．１０．１１３］ＨｕａｎｇＪ，ｖｉｊａｙＧＳ，Ａｇｗａｌ１Ｌｅｔａ１．Ｄｏｗｎｌｉｎｋｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ．６．电力系统保护与控制ａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｆｏｒＯＦＤＭｓｙｓｔｅｍ［Ｊ［．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ—ｏｎＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００９，８（１）：２８８２９６．［１４ｊＤｏｎｇＲＰ，ＯｕｚｚｉｆＭ，ＳａｏｕｄｉＳ．ＡｎｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓＭＡＣｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒｉｎｄｏｏｒＰＬＣｎｅｔｗｏｒｋｓｗｉｔｈｓｈｏｒｔ．ｔｅｒｍｆａｉｍｅｓｓ［Ｃ］／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，—Ｕｄｉｎｅ，Ｉｔａｌｙ，２０１１：３８２３８７．［１５］翟明岳，徐志强，王久金，等．宽带电力线通信系统中—的资源分配综述［Ｊ］．电网技术，２０１０，３４（５）：１７３１７９．—ＺＨＡＩＭｉｎｇ－ｙｕｅ，ＸＵＺｈｉｑｉａｎｇ，ＷＡＮＧＪｉｕ－ｊｉｎ，ｅｔａ１．Ａｓｕｒｖｅｙｏｎｒｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｂｒｏａｄｂａｎｄｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ［．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，—２０１０，３４（５）：１７３１７９．１１６ＪＨａｉｄｉｎｅＡ，ＬｅｈｎｅｒｔＲ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｎｎｅｌａｌｌｏｃａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｉｎｂｒｏａｄｂａｎｄｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒｌｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓ—Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｉｓａ，Ｉｔａｌｙ，２００７：１９２１９７．［１７］蒋群琳．ＯＦＤＭＡ系统小区间干扰消除与资源分配算法研究［Ｄ】．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１１．ＪＩＡＮＧＷｅｉ．１ｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｔｅｒ－ｅｅｌｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎ０ＦＤＭＡｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．２０１１．［１８］余雪芬．ＯＦＤＭＡ系统中资源分配算法的研究［Ｄ］．北京：北京邮电大学，２０１１．ＹＵＸｕｅ．ｆｅｎ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｉｎＯＦＤＭＡｓｙｓｔｅｍｓ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅＯｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１１．［１９］肖涵．多小区ＯＦＤＭＡ系统中的干扰协调机制研究【Ｄ】．北京：北京邮电大学，２０１１．ＸＩＡ０Ｈａｎ．Ｉｎｔｅｒ．ｃｅｌｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｉｎ—ｍｕｌｔｉｃｅｌｌＯＦＤＭＡｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｄ［．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．２０１１．１２０］ＲａｚａｚｉａｎＫ，ＵｍａｒｉＭ，ＫａｍａｌｉｚａｄＡ，ｅｔａ１．Ｇ３．ＰＬＣｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：Ｏｖｅｒｖｉｅｗ，ｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｉｅｌｄｔｒｉａｌｒｅｓｕｌｔｓ［Ｃ１／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．２０１０：３１３．３１８．１２１］ＭａｒｔｉｎＨｏｃｈ．ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＰＬＣＧ３ａｎｄＰＲＩＭＥ［Ｃ］／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａＩＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．２０１１：１６５．１６９．［２２］ＫｉｍＹＨ，ＣｈｏｉＳ，ＫｉｍＳＣ，ｅｔａ１．ＣａｐａｃｉｔｙｏｆＯＦＤＭｔｗｏ－・ｈｏｐｒｅｌａｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｍｅｄｉｕｍ・－ｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒ・ｌｉｎｅａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ［．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２０１２，２７（２）：８８６－８９４．［２３］ＣｈｅｎｇＸＬ，ＣａｏＲ，ＹａｎｇＬＱ．Ｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｐａｃｉｔｙｏｆｒｅｌａｙ．ａｉｄｅｄｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ１／／ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓ—Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＳＰＬＣ）．Ｕｄｉｎｅ，Ｉｔａｌｙ，２０１１：１７０１７５．［２４］ＡｌｅｓｓａｎｄｒｏＳＤ，ＴｏｎｅｌｌｏＡＭ，ＶｅｒｓｏｌａｔｔｏＦ．Ｐｏｗｅｒｓａｖｉｎｇｓｗｉｔｈｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃｄｅｃｏｄｅａｎｄｆｏｒｗａｒｄｏｖｅｒｉｎ－ｈｏｍｅＰＬＣｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ】／／ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｔｓ—Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＳＰＬＣ），Ｕｄｉｎｅ，Ｉｔａｌｙ，２０１１：１７６１８１．１２５］ＷａｎｇＱｕｘｃ，ＷｕＴ＇ｅｔａ１．ＰｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｓｕｂｃａｒｒｉｅｒｐａｉｒｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅＯＦＤＭｒｅｌａｙｓｙｓｔｅｍ［Ｃ［／／ＩＥＥＥ６５ｔｈＶｅｈｉｃｕｌａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ—Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００７：２７２７２７３１．［２６］戚佳金，刘晓胜，徐殿国，等．低压电力线通信分簇路由算法及网络重构【Ｊ】．中国电，ＪＬ＿Ｘ程学报，２００８，２８（４）：６５７１．—ＱＩＪｉａ－ｊｉｎ，ＬＩＵＸｉａｏｓｈｅｎｇ，ＸＵＤｉａｎ－ｇｕｏ，ｅｔａ１．—Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎｃｌｕｓｔｅｒｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｖｅｒｌｏｗｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ［Ｊ［．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，—２００８，２８（４）：６５７１．［２７］刘晓胜，戚佳金，徐殿国，等．基于蚁群算法的低压配电网电力线通信组网方法【ＪＪ．中国电机工程学报，—２００８，２８（１）：７１７６．——ＬＩＵＸｉａｏｓｈｅｎｇ，ＱＩＪｉａｄｉｎ，ＸＵＤｉａｎｇｕｏ，ｅｔａ１．Ｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｏｖｅｒ—ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｂａｓｅｄｏｎａｎｔｃｏｌｏｎｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００８，２８（１）：７１．７６．［２８］刘晓胜，周岩，戚佳金．电力线载波通信的自动路由方法研究［Ｊ】．中国电机工程学报，２００６，２６（２１）：７６．８１．—ＬＩＵＸｉａｏｓｈｅｎｇ，ＺＨＯＵＹａｎ，ＱＩＪｉａ－ｊｉｎ．Ｍｅｔｈｏｄｓｔｕｄｙｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｒｏｕｔｉｎｇｆｏｒｐｏｗｅｒｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ［．—ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００６，２６（２１）：７６８１．［２９］戚佳金，徐殿国，周岩，等．低压电力线通信网络特性模型与组网算法［Ｊ］．中国电机工程学报，２００９，２９（１６）：—５５６２．ＱＩＪｉａＩ．ｉｎ，ＸＵＤｉａｎ－ｇｕｏ，ＺＨＯＵＹａｎ，ｅｔａ１．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｍｏｄｅｌａｎｄｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｐｏｗｅｒ－ｌｉｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｏｖｅｒｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ［Ｊ［．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，—２００９．２９（１６）：５５６２．收稿日期：２０１３－Ｏ卜２２作者简介：张保会（１９５３一），男，教授，博士生导师，主要从事电力系统继电保护、分布式电源接入电力系统、安全稳定控制和电力线通信等领域的教学、科研工作；付科源（ｉ９８７一），男，博士研究生，研究方向为电力系—统通信与智能化。Ｅｍａｉｌ：ｆｕｋｅｙｕａｎ＠ｓｔｕ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ